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    固态电池还需要克服很多难题

    http://www.ebgwy.com   更新时间: 2021-04-26 09:50:44   电池联盟

      因为在能量密度、安全性、成本等方面均优于锂电池,固态电池被认为是液态电池的下一代技术,吸引着各方争相投资。不过,当前液态锂离子电池是全球车用动力电池首选,固态电池要想做到完全量产,还需要克服很多难题。

      固态电池成为车企追捧对象

      近日,据海外媒体报道,现代汽车正在加速推进固态电池的研发工作,并计划在2025年试生产配备固态电池的电动车,2027年部分批量生产,在2030年左右实现全面批量生产。目前正在与三星SDI、SKI和LG新能源在内的电池企业进行合作,以推进固态电池的开发和量产工作。

      据悉,现代汽车将在2023年用能量密度接近700Wh/L的第四代电池代替目前600Wh/L的第三代电池,并推出第五代锂离子电池。

      宝马也将在2030年之前推出全新的固态电池技术,并在2025年之前亮相相关车型。宝马方面表示,其开发的固态电池技术可将电池能量密度提高约50%。

      此外,本田本年度将开始全固态电池生产技术验证,并力争应用到2020年代后期的车型上;大众汽车投资的QuantumScape预计最早将在2024年为大众电动汽车生产固态电池;丰田汽车计划在2025年与松下合作推出一款使用固态电池的限量发售的电动汽车;法国Bollore公司目前针对商用车研发了固态电池,其也有计划在2026年推出乘用车版本;美国固态电池公司Solid Power的目标是设计一种可以在目前锂离子电池相同的生产线上生产的固态电池。

      国内方面,今年1月,蔚来发布了150kWh电池包,可实现360Wh/kg的能量密度,并定于2022年第四季度对外交付;长城汽车旗下的蜂巢能源联手中科院建设固态电池技术研究中心,计划2025年在量产车上应用能量密度达350-500Wh/kg的固态电池;辉能科技锂金属固态电池的原型电池质量能量密度达到383Wh/kg,预计在2023年进行试产,2024年量产;赣锋锂业近日宣布拟投资22亿元建设高比能固态电池超薄锂负极材料项目;国轩高科将在2022年开始进行固态电池技术的迭代升级,生产高安全固态电池,2025年后生产出能量密度超过800Wh/L、超过400Wh/kg、循环800次的全固态电池;宁德时代的全固态电池还在开发中,预计2030年后实现商品化。

      统计数据显示,全球已有40多家固态电池生产商,其中,布局较早的台湾辉能、江苏清陶、北京卫蓝、无锡海特等企业已接近产业化,已建成至少中试规模实验线,并有产品应用于无人机,开始商用。

      半固态电池或将更快落地

      固态电池用固态电解质代替隔膜和电解液,所以其最大的优点是能量密度高,全固态锂离子电池的能量密度最高潜力达900Wh/kg。同时,因为没有电解液,固态电池被穿刺后,不易起火和爆炸,因此更加安全。不过受当前技术水平的限制,距离固态电池规模化量产预计还需要5-10年时间。

      从技术上看,固态电池的技术路径是 “液态-半固态-准固态-全固态”,目前,业内将半固态和全固态电池一并统称为固态电池,而半固态电池电芯内仍存在5-15%的电解液。

      在近日召开的第二届下一代电池技术与市场应用研讨会上,卫蓝新能源副总经理向晋指出,固液混合的半固态电池是当前市场的理想选择。向晋认为,半固态电池有望在5年内实现规模量产。

      半固态电池之所以能够更容易落地,除了同时具备液态电池和全固态电池的性能优势外,还可以兼容当前工艺、材料、设备等。卫蓝新能源去年就已实现半固态电池量产和批量销售。

      在浙江锋锂新能源总经理许晓雄看来,固液混合的半固态电池可能是动力电池领域的终级路线。半固态电池每一项指标不能达到完美,但有均衡综合优势。

      中国电池产业研究院院长吴辉也表示,液态锂离子电池能效和经济性已达到最佳状态,尽管仍存在能量密度与安全性等方面的问题,但在市场应用方面,液态电池无疑是最具经济性的选择。

      固态电池遭遇成长的烦恼

      在固态电池的发展过程中,还存在许多成长过程中需要面对的问题,一些瓶颈还有待解决。这些难题包括固态电解质材料的锂离子电导率偏低、金属锂反复充放电的循环性问题、电解质可塑性差等。

      “固态电池量产受制于诸多因素,包括材料能否批量供应、成本控制能否达到客户接受水平等。”向晋说到。

      深圳新宙邦科技董事长覃九三坦言:“对电池能量密度要求特别高的部分领域会有固态电池的发展空间,但即便固态电池推出来,早期也不会在某些方面形成优势,不同方案有不同特长。现在是动力电池技术百花齐放的时代,哪个技术率先突破都可能。”

      总之,固态电池虽然安全,但其在成本、规模量产、产品性能等方面还没能突破,甚至车载全固态电池不一定用得上,宣传不要过度夸张。如何提高固态电池的能量密度、降低成本、更好地适应市场需求才是业界最应该考虑的问题。

      据荷兰市场分析公司FutureBridg预测,到2025年,固态电池的成本将与锂离子电池相当。可以预见,在未来一段时间内,各方对于固态电池的布局仍将继续,行业竞争将更加激烈。

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    文章关键词: 电池固态电池
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